EP0257379A2 - Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge - Google Patents

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EP0257379A2
EP0257379A2 EP87111287A EP87111287A EP0257379A2 EP 0257379 A2 EP0257379 A2 EP 0257379A2 EP 87111287 A EP87111287 A EP 87111287A EP 87111287 A EP87111287 A EP 87111287A EP 0257379 A2 EP0257379 A2 EP 0257379A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
partial
recording area
area
image sensor
ccd image
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87111287A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0257379A3 (de
Inventor
Rudolf Dr. Germer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kappa Messtechnik GmbH
Original Assignee
Kappa Messtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kappa Messtechnik GmbH filed Critical Kappa Messtechnik GmbH
Publication of EP0257379A2 publication Critical patent/EP0257379A2/de
Publication of EP0257379A3 publication Critical patent/EP0257379A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/72—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]

Definitions

  • the invention relates to a method for recording and storing images in rapid succession by imaging the images with the aid of optics on the recording area of a CCD image sensor, which works according to the frame transfer principle, and in each case as charge images in the memory area of the CCD Image sensor moved and read out line by line using a register.
  • the aim of the invention is to obtain stored images which have arisen in rapid succession but which can be viewed in slow succession (slow-motion effect) or evaluated in some other way.
  • a method of the type described in the introduction can be carried out with the aid of the devices of conventional television technology. 50 fields per second according to European standards or 60 fields / sec. registered according to the American standard according to the different frequency.
  • the images are imaged on a CCD image sensor using optics.
  • the CCD image sensor is divided into a recording area and a memory area. Depending on the brightness values of the image, charges are generated and made available in the recording area. These charges are shifted into the storage area.
  • a register adjoins the memory area, in which the various charges are read out line by line.
  • the frame rate of conventional television technology is no longer sufficient and higher frame rates are sought in order to achieve better time resolution. This is in the way of normal television technology, that on the one hand a faster reading to much higher ones Leads to signal frequencies and on the other hand the registration can no longer be processed with normal devices in accordance with standards.
  • High-speed photography is also concerned with the recording and storage of images in quick succession for the purpose of slow motion viewing.
  • rotating prisms, cameras, rotating drums or the like are used, so that it is ultimately possible to mechanically generate an image sequence frequency of 1 x 106 images / sec with such elements. dissolve.
  • the image sequence frequency is increased again by a factor of 10, but then only with a few images in a sequence, e.g. B. 10 images with greatly reduced resolution compared to photographic processes.
  • These electronic tools have so far been such that an image is projected onto a photo cathode. This is then imaged electron-optically with an image intensifier optics on a phosphor screen. Subsequently, by varying the electron-optical imaging with a fast time sequence In the submicrosecond range, the image can be moved on the phosphor screen. The time resolution is thus achieved.
  • this is achieved in that the area of the CCD image sensor 1 formed from the recording area and the memory area is subdivided into a reduced partial recording area 2 and into at least two partial memory areas 3, 4, 5, and that the first image 9 from the Part recording area 2 is shifted step by step over the sequence of the partial storage areas 3, 4, 5 and each subsequent image 10, 11, 12 is formed with the respective release of the partial receiving area 2 and with the respective subsequent partial storage areas becoming free 3, 4, 5 is subsequently shifted step by step until all partial areas 2, 3, 4, 5 of the CCD image sensor 1 are occupied by charges.
  • the method according to the invention divides a known CCD image recorder in a different way and then uses its differently functioning areas, deviating from previous use.
  • the image is thus reduced by half, but the image sequence frequency is reduced. Accordingly, it is possible to reduce the image size to 1/4 and thus to quadruple the image sequence frequency, etc.
  • the charge image created in the partial recording area is now shifted into the first partial memory area, adjacent to the partial recording area. whereby the partial acquisition area is again ready for the acquisition of the second image.
  • the first stored image is then moved from the first partial storage area into the second partial storage area and the second image is transferred from the partial recording area into the first partial storage area.
  • the images stored in the various partial memory areas are read out in the usual way by means of a readout register.
  • Normal television technology can be used here, so that registration on commercially available video recorders, image processing devices, etc. is possible. If, on the other hand, non-standard devices are used, for example those with a clock generator frequency of 100 or 200 Hz, then the image sequence frequency increases by a factor of 2 or 4. Furthermore, it is advantageous in the method according to the invention that no special image recorders are developed Need to become. Rather, these complicated and highly integrated building blocks can be used in their standard form. The time intervals between the individual images are due to the maximum Clock rates of the CCD image sensor and its control can be seen. The times between two images are currently in the range of 100 microseconds and are therefore faster than previous high-speed processes.
  • the increase in the image sequence frequency and the subdivision of the recording area on the one hand and the storage area on the other hand can be carried out in a reciprocal relationship to one another.
  • the surface of the CCD image sensor (1) is divided into a partial recording area (2) and three partial memory areas (3, 4, 5).
  • the area of the CCD image recorder could also be subdivided into only three areas of the same size, with only two partial storage areas being arranged after a 1/3 occupying partial recording area would be.
  • the partial recording area (2) can also shrink again in half to 1/8 of the area of the CCD image sensor, so that 7 partial memory areas are then connected. In this case of subdivision, the quadruple picture sequence frequency results with continuous operation.
  • Figure 2 illustrates the previously known mode of operation of a CCD image sensor.
  • a first image (9) is first imaged on the recording area and subsequently moved into the storage area, so that the second image (10) can be recorded in the recording area.
  • the memory area is read out via the register (7).
  • the charges representing the second image (10) can be moved from the recording area into the storage area, so that the recording area is free for a third image (11), after the fourth image (12) has been moved and can be treated accordingly. It can thus be seen that two images can be processed within the time unit (8).
  • the time sequence of the images with the CCD image sensor (1) subdivided according to FIG. 1 can be seen from FIG. Due to the division into halves in the recording area and in the storage area, the image sequence frequency is doubled.
  • the four images (9, 10, 11, 12) can already be processed here within the time unit (8).
  • the time unit (8) is determined by the operating speed of the register (7). If the recording area of the CCD image sensor (1) into four sub-areas and also the memory area also is divided into four sections, a quadruple frame rate can be reached, etc.
  • Figure 4 illustrates a discontinuous mode of operation, which is also possible with the CCD image sensor (1) according to Figure 1.
  • the images (9, 10, 11, 12) can be recorded in rapid succession on the partial recording area (2) and their information content or the corresponding charges can be moved to the partial memory areas (3, 4, 5) until the entire surface of the CCD image sensor (1) is occupied by charges.
  • the images (9, 10, 11, 12) are combined here to form an image sequence (13), which is followed by an information gap (14). Images that arise or would arise in this information gap (14) cannot be saved with the CCD image sensor according to FIG. 1 because this has already been used.
  • FIG 5 the circuit arrangement of the essential elements of the device for performing the method is shown schematically.
  • an input station (15)
  • the start and the length of the image sequence (13) and the individual images (9, 10, 11, 12) are determined and a control unit (17) is controlled via a line (16).
  • a line (18) leads from the control unit (17) to a standard clock generator (19) and a line to an adjustable clock generator (21).
  • the synchronization of the generators (19, 21) is operated via the lines (18, 19).
  • An electronic switch (22) is provided downstream of the generators (19 and 21) and is connected to the CCD image sensor (1) via a line (23).
  • a line (24) leads from the standard clock generator (19) to the switch (22), so that the normal control clocks can be controlled via this line in accordance with the frequency of the standard clock generator (19) and passed to the image sensor (1).
  • a line (25) is provided, via which modified control clocks of the adjustable clock generator (21) can optionally reach the image sensor (1) by means of the switch (22).
  • the circuit (22) is controlled by the control unit (17) via a line (26).
  • a line (27) that is to say a cover for the CCD image sensor (1). This makes it possible, depending on the application, to use the same device to set the CCD image sensor (1) differently, in order to enable different image sequence frequencies depending on the setting. It is understood that the size of the partial recording area (2) varies, depending on the aperture control or the coverage of the recording area of the CCD image sensor (1).

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge sieht vor, daß die Bilder mit Hilfe einer Optik auf dem Aufnahmebereich eines CCD-­Bildaufnehmers (1) abgebildet und jeweils als Ladungsbilder in den Speicherbereich des CCD-­Bildaufnehmers verschoben und zweilenweise mittels eines Registers (7) ausgelesen werden. Zur Erhöhung der Bildfolge-Frequenz wird die aus Aufnahmebereich und Speicherbereich gebildete Fläche des CCD-­Bildaufnehmers in einen insoweit verkleinerten Teil-­Aufnahmebereich (2) und in mindestens zwei Teil-­Speicherbereiche (3, 4, 5) unterteilt. Das erste Bild aus dem Teil-Aufnahmebereich (2) wird über die Folge der Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) schrittweise verschoben und jedes folgende Bild wird mit dem Freiwerden des Teil-Aufnahmebereichs (2) und der Teil-­Speicherbereiche nachfolgend schrittweise verschoben, bis die Fläche des CCD-Bildaufnehmers (1) mit Ladungen besetzt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge, indem die Bilder mit Hilfe einer Optik auf dem Aufnahmebereich eines CCD-Bildaufnehmers, der nach dem Frametransfer-Prinzip arbeitet, abgebildet und jeweils als Ladungsbilder in den Speicherbereich des CCD-­Bildaufnehmers verschoben und zeilenweise mittels eines Registers ausgelesen werden. Ziel der Erfindung ist das Gewinnen von gespeicherten Bildern, die in schneller Folge entstanden sind, jedoch in langsamer Folge (Zeitlupeneffekt) betrachtet oder anderswie ausgewertet werden können.
  • Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art kann mit Hilfe der Geräte der üblichen Fernsehtechnik durchgeführt werden. Dabei werden 50 Halbbilder pro Sekunde nach europäischer Norm bzw. 60 Halbbilder/sec. nach amerikanischer Norm entsprechend der unterschiedlichen Frequenz registriert. Dabei werden die Bilder mit Hilfe einer Optik auf einen CCD-Bildaufnehmer abgebildet. Der CCD-Bildaufnehmer ist in einen Aufnehmbereich und in einen Speicherbereich unterteilt. Im Aufnahmebereich werden je nach den Helligkeitswerten des Bildes Ladungen erzeugt und bereitgestellt. Es findet ein Verschieben dieser Ladungen in den Speicherbereich statt. An den Speicherbereich schließt sich ein Register an, in welchem die verschiedenen Ladungen zeilenweise ausgelesen werden.
  • Für viele industrielle Anwendungen genügt die Bildfolge-­Frequenz der üblichen Fernsehtechnik nicht mehr und es werden höhere Bildfolge-Frequenzen angestrebt, um eine bessere Zeitauflösung zu erreichen. Dem steht bei der normalen Fernsehtechnik im Wege, daß einerseits ein schnelleres Auslesen zu wesentlichen höheren Signalfrequenzen führt und andererseits die Registrierung nicht mehr mit normalen Geräten normgerecht bearbeitet werden kann.
  • In der Fernseh-Video-Technik ist es bekannt, die Auslesung des Bildes auf der Kameraseite mit einem schnelleren Takt durchzuführen, wenn nicht standardgemäß mit einer Frequenz von 50 Hz gearbeitet wird. So gestattet es beispielsweise die Verwendung eines Taktgenerators mit einer Frequenz von 100 oder 200 Hz, die doppelte oder vierfache Bildfolge-Frequenz zu erreichen. Bei paralleler Verarbeitung von mehreren Bildern, also bei gleichzeitigem Auslesen mehrerer Zeilen wurde eine Bildefolge-Frequenz bis zu 10.000 Bildern/sec. erreicht, allerdings mit einem Aufwand von 24 parallel arbeitenden Videorekordern. Der Geräteaufwand erhöht sich hier erheblich, wobei gleichzeitig der Nachteil auftritt, daß ein kontinuierliches Arbeiten nicht möglich ist, sondern Informationslücken notwendigerweise in Kauf genommen werden müssen.
  • Auch die Hochgeschwindigkeitsfotografie beschäftigt sich mit der Aufnahme und dem Speichern von Bildern in schneller Folge zum Zwecke der Zeitlupenbetrachtung. Dabei werden Drehprismen, Kameras, rotierende Trommeln o. dgl. eingesetzt, so daß es letztendlich möglich ist, mit solchen Elementen auf mechanischem Wege eine Bildfolge-Frequenz von 1 x 10⁶ Bildern/sec. aufzulösen. Setzt man zusätzlich elektronische Hilfsmittel ein, so wird die Bildfolge-Frequenz noch einmal um den Faktor 10 erhöht, dann allerdings nur mit wenigen Bildern in einer Folge, z. B. 10 Bildern bei stark reduzierter Auflösung gegenüber fotografischen Verfahren. Diese elektronischen Hilfsmittel sind bisher so, daß ein Bild auf eine Fotokathode projiziert wird. Diese wird dann elektronen-optisch mit einer Bildverstärkeroptik auf einem Phosphorschirm abgebildet. Anschließend kann durch Variation der elektronen-optischen Abbildung mit schneller Zeitfolge Im Submikrosekundenbereich das Bild auf dem Phosphorschirm verschoben werden. Damit wird die Zeitauflösung erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß im wesentlichen unter Beibehaltung gerätetechnisch bekannter Bauteile eine höhere Bildfolge-Frequenz erreicht wird, um eine gedehntere Zeitlupendarstellung von schnellen Vorgängen zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die aus Aufnahmebereich und Speicherbereich gebildete Fläche des CCD- Bildaufnehmers 1 in einen insoweit verkleinerten Teil-Aufnahmebereich 2 und in mindestends zwei Teil-­Speicherbereiche 3, 4, 5 unterteilt wird, und daß das erste Bild 9 aus dem Teil-Aufnahmebereich 2 über die Folge der Teil-Speicherbereiche 3, 4, 5 schrittweise verschoben wird und jedes folgende Bild 10, 11,12 mit dem jeweiligen Freiwerden des Teil-Aufnahmebereichs 2 in diesem gebildet und mit dem Freiwerden der jeweils anschließenden Teil-Speicherbereiche 3, 4, 5 nachfolgend schrittweise verschoben wird, bis alle Teilbereiche 2, 3, 4, 5 des CCD-Bildaufnehmers 1 mit Ladungen besetzt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren teilt einen bekannten CCD-Bildaufnehmer in anderer Weise ein und be­nutzt dessen dann anders fungierende Bereiche abweichend zur bisherigen Benutzung. Während bisher der CCD-­Bildaufnehmer einen Aufnahmebereich und auch einen einzigen, gleichgroß ausgebildeten Speicherbereich aufweist, an den noch ein Ausleseregister für das zeilenweise Auslesen anschließt, wird die neue Einteilung in der Weise vorgenommen, daß nur ein einzelner Teil-Aufnahmebereich, dagegen eine Mehrzahl bw. Vielzahl von Teil-Speicherbereichen gebildet sind. In der einfachsten Aufteilung erstreckt sich der Teil-­Aufnahmebereich über ein Drittel der Fläche des CCD-­Bildaufnehmers, während diesem einen Teil-­Aufnahmebereich zwei Teil-Speicherbereiche, jeweils in gleicher Größe, zugeordnet sind, die somit zwei Drittel der Fläche ausmachen. Die nächstmögliche Aufteilung sieht einen Teil-Aufnahmebereich in der Größe eines Viertels der Fläche, sowie diesem zugeordnet drei Teil-Speicherbereiche vor. Allein durch diese Aufteilung ergibt sich in dem zuletzt genannten Fall eine Verdopplung der Bildfolge-Frequenz. Das Bild wird also um die Hälfte kleiner, jedoch wird die Bildfolge-­Frequenz verdroppelt. Entsprechend ist es möglich, die Bildgröße auf 1/4 zu reduzieren und damit die Bildfolge-­Frequenz zu vervierfachen usw. Das im Teil-­Aufnahmebereich entstehende Ladungs-Bild wird nun in den ersten Teil-Speicherbereich, benachbart zu dem Teil-Aufnahmebereich, verschoben, wodurch der Teil-­Aufnahmebereich wieder bereit wird zur Aufnahme des zweiten Bildes. Anschließend werden das erste abgespeicherte Bild aus dem ersten Teil-Speicherbereich in den zweiten Teil-Speicherbereich verschoben sowie das zweite Bild aus dem Teil-Aufnahmebereich in den ersten Teil-Speicherbereich überführt. Entsprechendes geschieht jeweils schrittweise mit den folgenden Bildern, bis die Fläche des CCD-Bildaufnehmers mit Ladungen besetzt ist. Das Auslesen der in den verschiedenen Teil-Speicherbereichen gespeicherten Bilder geschieht in üblicher Weise mittels eines Ausleseregisters. Hier kann normale Fernsehtechnik Anwendung finden, so daß eine Registrierung auf handelsüblichen Videorekordern, Bildverarbeitungs-­Geräten usw. möglich ist. Werden dagegen nicht standardgemäße Geräte eingesetzt, also beispielsweise solche mit einer Taktgenerator-Frequenz von 100 oder 200 Hz, dann erhöht sich hierdurch die Bildfolge-­Frequenz nochmals um den Faktor 2 oder 4.Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, daß keine speziellen Bildaufnehmer entwickelt werden müssen. Es können vielmehr diese komplizierten und hochintegrierten Bausteine in ihrer Standardform verwendet werden. Die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Bildern sind durch die maximalen Taktraten des CCD-Bildaufnehmers und seiner Ansteuerung ersichtlich. Die Zeiten zwischen zwei Bildern liegen derzeit im Bereich von 100 Mikrosekunden und sind damit schneller als bisherige Hochgeschwindigkeitsverfahren.
  • Insbesondere ist es möglich, den Aufnahmebereich des CCD-Bildaufnehmers in einen insoweit verkleinerten Teil-Anfnahmebereich und in einen oder mehrere Teil-­Speicherbereiche zu unterteilen, wobei der Speicherbereich des CCD-Bildaufnehmers in mindestens zwei Teil-Speicherbereiche unterteilt wird. Hier entsteht bei geringstmöglicher Unterteilung ein Teil-­Aufnahmebereich mit der Hälfte der bisherigen Größe, dem drei Teil-Speicherbereiche zugeordnet sind. Damit wird die Bildfolge-Frequenz verdoppelt. In diesem einfachsten Fall der Unterteilung ist auch ein kontinuierliches Arbeiten möglich, d. h. es können halb so große Bilder mit doppelter Bildfolge-Frequenz kontinuierlich aufgenommen und verarbeitet werden. Auch das Speichern sowie eine weitere Verarbeitung mit herkömmlichen Techniken ist möglich.
  • Die Steigerung der Bildfolge-Frequenz und die Unterteilung des Aufnahmebereichs einerseits und des Speicherbereichs andererseits kann in reziprokem Verhältnis zueinander durchgeführt werden. Auch dabei ergibt sich die Möglichkeit einer kontinuierlichen Aufnahme und Verarbeitung der Bilder.
  • Andererseits ist es möglich, daß die Folge der Bilder in eine Bildsequenz mit hoher Bildfolge-Frequenz und eine Informationslücke unterteilt wird, wobei die Anzahl der Bilder einer Bildsequenz durch die Summe der anzahl der Teil-Aufnahmebereiche und der Teil-­Speicherbereiche begrenzt ist. Hiermit ist es möglich, unter Inkaufnahme eines diskontinuierlichen Arbeitens mit sehr hoher Bildfolge-Frequenz zu arbeiten und gleichsam Bildgruppen innerhalb einer Bildsequenz zusammenzufassen, worauf dann eine Informationslücke entsteht, bis wiederum eine Bildsequenz auf einem dann ausgelesenen CCD-Bildaufnehmer aufgenommen werden kann.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter vereutlicht und beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung eines CCD-Bildaufnehmers,
    • Figur 2 die zeitliche Abfolge der Benutzung des Bildaufnehmers bisher,
    • Figur 3 die zeitliche Abfolge der neuen Benutzung eines CCD-­Bildaufnehmers bei kontinuierlicher Arbeitsweise,
    • Figur 4 die zeitliche Abfolge der neuen Benutzung eines CCD-­Bildaufnehmers bei diskontinuierlicher Arbeitsweise und
    • Figur 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtungsanordnung.
  • In Figur 1 ist schematisch ein CCD-Bildaufnehmer (1) dargestellt. Dessen bisher als Aufnahmebereich wirksamer Teil seiner Fläche ist in einen Teil-­Aufnahmebereich (2) und einen ersten Teil-­Speicherbereich (3) unterteilt. Der bisherige Speichbereich ist in einen zweiten Teil-­Speicherbereich (4) und einen dritten Teil-­ Speicherbereich (5) unterteilt. Die Bereiche (2, 3, 4, 5) besitzen jeweils gleiche Größe bzw. Aufnahme-­Kapazität. Einzelne Ladungspunkte (6) sind in jedem der Bereiche (2, 3, 4, 5) in üblicher Weise zeilen- und spaltenweise vorgesehen. Abweichend von der bisherigen Nutzung eines CCD-Bildaufnehmers steht nur der Teil-Aufnahmebereich (2) für die Belichtung mit den Bildern zur Verfügung, während die Teil-­Speicherbereiche (3, 4, 5) zum Abspeichern der jeweils verschobenen Ladungen dienen.
  • Bei der Aufnahme des Bildes wird dieses auf den Teil-­Aufnahmebereich (2) geworfen, wodurch in den Ladungspunkten (6) die entsprechenden Ladungen bereitgestellt werden. Diese Ladungen werden schrittweise durch die Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) geschoben. Sobald die Ladungen des ersten Bildes in dem Teil-Aufnahmebereich (2) in den Teil-­Speicherbereich (3) verschoben sind, steht der Teil-­Aufnahmebereich (2) für die zweite Aufnahme bzw. das zweite Bild zur Verfügung. Auch dieses wird dann schrittweise weiter verschoben. Ebenso ergeht es dem dritten und dem vierten Bild, bis Bereiche (2, 3, 4, 5) jeweils mit Ladungen angefüllt sind. Der CCD-Bildaufnehmer weist ein Register (7) zum zweilenweisen Auslesen auf. Erst wenn sämtliche Zeilen des Teil-Speicherbereichs (5) ausgelesen sind, kann beispielsweise die Ladungsanordnung aus dem Teil-­Speicherbereich (4) in einem Schritt in den Teil-­Speicherbereich (5) verschoben werden. Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist die Fläche des CCD-Bildaufnehmers (1) in einen Teil-Aufnahmebereich (2) und in drei Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) unterteilt. In der einfachsten Form könnte auch eine Unterteilung der Fläche des CCD-Bildaufnehmers in nur drei gleichgroße Bereiche vorgenommen sein, wobei einem 1/3 einnehmenden Teil-Aufnahmebereich dann lediglich zwei Teil-Speicherbereiche nachgeordnet wären. Natürlich ist es auch möglich und sinnvoll, auch noch andere Unterteilungen vorzunehmen. Beispielsweise kann der Teil-Aufnahmebereich (2) auch nochmals halbiert auf 1/8 der Fläche des CCD-­Bildaufnehmers schrumpfen, so daß dann 7 Teil-­Speicherbereiche nachgeschaltet sind. Für diesen Fall der Unterteilung ergibt sich die 4fache Bildfolge-­Frequenz bei kontinuierlicher Arbeitsweise.
  • Figur 2 verdeutlicht die bisher bekannte Arbeitsweise eines CCD-Bildaufnehmers. Innerhalb einer Zeiteinheit (8) wird zunächst ein erstes Bild (9) auf den Aufnahmebereich abgebildet und nachfolgend in den Speicherbereich verschoben, so daß das zweite Bild (10) im Aufnahmebereich aufgenommen werden kann. Es folgt das Auslesen des Speicherbereichs über das Register (7). Sobald der Speicherbereich völlig ausgelesen ist, können die das zweite Bild (10) repräsentierenden Ladungen aus den Aufnahmebereich in den Speicherbereich verschoben werden, so daß der Aufnahmebereich für ein drittes Bild (11) frei wird, nach dessen Verschiebung das vierte Bild (12) aufgenommen und entsprechend behandelt werden kann. Man sieht also, daß innerhalb der Zeiteinheit (8) zwei Bilder verarbeitet werden können.
  • Aus Figur 3 ist die zeitliche Abfolge der Bilder mit dem gemäß Figur 1 unterteilten CCD-Bildaufnehmer (1) ersichtlich. Durch die hälftige Unterteilung im Aufnahmebereich und im Speicherbereich tritt eine Verdopplung der Bildfolge-Frequenz ein. Innerhalb der Zeiteinheit (8) können also hier bereits die vier Bilder (9, 10, 11, 12) verarbeitet werden. Die Zeiteinheit (8) ist durch die Arbeitsgeschwindigkeit des Registers (7) festgelegt. Wenn der Aufnahmebereich des CCD-Bildaufnehmers (1) in vier Teilbereiche und ebenso der Speicherbereich ebenfalls in vier Teilbereiche unterteilt wird, ist eine 4fache Bildfolge-Frequenz erreichbar usw.
  • Figur 4 verdeutlicht eine diskontinuierliche Arbeitsweise, die mit dem CCD-Bildaufnehmer (1) gemäß Figur 1 ebenfalls möglich ist. Die Bilder (9, 10, 11, 12) können in sehr schneller zeitlicher Abfolge jeweils hintereinander auf dem Teil-Aufnahmebereich (2) aufgenommen und ihr Informationsinhalt bzw. die entsprechenden Ladungen in die Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) verschoben werden, bis die gesamte Fläche des CCD-Bildaufnehmers (1) mit Ladungen besetzt ist. Die Bilder (9, 10, 11, 12) werden hier zu einer Bildsequenz (13) zusammengefaßt, an die sich eine Informationslücke (14) anschließt. Bilder, die in dieser Informationslücke (14) entstehen oder entstehen würden, können mit dem CCD-Bildaufnehmer gemäß Figur 1 nicht gespeichert werden, weil dieser bereits ausgenutzt ist. Erst nach Beendigung einer Zeiteinheit (8) und dem vollständigen Auslesen der Ladungsverteilung der vier Bilder können in einer erneuten Zeiteinheit wiederum vier Bilder mit schneller zeitlicher Folge, also gleicher Bildfolge-­Frequenz aufgenommen und gespeichert werden, so daß sich der beschriebene Vorgang wiederholt. Bei diesem diskontinuierlichen Arbeiten müssen notwendigerweise Informationslücken (14) inkauf genommen werden. Dafür ist eine sehr hohe Bildfolge-Frequenz erreichbar. Natürlich läßt eine weitere, d. h. feinere Unterteilung des CCD-Bildaufnehmers (1) die Möglichkeit offen, die Anzahl der Bilder innerhalb einer Bildsequenz (13) zu erhöhen.
  • In Figur 5 ist in schematischer Weise die Schaltungsanordnung der wesentlichen Elemente der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. In einer Eingabestation (15) wird der Start und die Länge der Bildsequenz (13) und der einzelnen Bilder (9, 10, 11, 12) festgelegt und über eine Leitung (16) eine Steuereinheit (17) angesteuert. Von der Steuereinheit (17) führt eine Leitung (18) zu einem Standardtaktgenerator (19) sowie eine Leitung zu einem einstellbaren Taktgenerator (21). Über die leitungen (18, 19) wird die Synchronisation der Generatoren (19, 21) betrieben. Den Generatoren (19 und 21) nachgeordnet ist ein elektronischer Schalter (22) vorgesehen, der über eine Leitung (23) an den CCD-Bildaufnehmer (1) angeschlossen ist. Eine Leitung (24) führt vom Standardtaktgenerator (19) zu dem Schalter (22), so daß über diese Leitung die normalen Ansteuertakte entsprechend der Frequenz des Standardtaktgenerators (19) ausgesteuert und auf den Bildaufnehmer (1) gegeben werden können. Analog ist eine Leitung (25) vorgesehen, über die modifizierte Ansteuertakte des einstellbaren Taktgenerators (21) wahlweise vermittels des Schalters (22) auf den Bildaufnehmer (1) gelangen können. Die Schaltung des Schalters (22) wird von der Steuereinheit (17) über eine Leitung (26) gesteuert. Es ist weiterhin mgölich, über eine Leitung (27) eine Blendensteuerung vorzusehen, also eine Abdeckung des CCD-Bildaufnehmers (1). Damit ist es möglich, je nach Anwendungsfall mit der gleichen Vorrichtung auch eine unterschiedliche Einteilung des CCD-Bildaufnehmers (1) einzustellen, um je nach Einstellung unterschiedlich hohe Bildfolge-Frequenzen zu ermöglichen. Es versteht sich, daß dabei die Größe des Teil-Aufnahmebereichs (2) variiert, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der Blendensteuerung bzw. der Abdeckung des Aufnahmebereichs des CCD-­Bildaufnehmers (1).
    • Bezugszeichenliste:
    • 1 = CCD-Bildaufnehmer
    • 2 = Teil-Aufnahmebereich
    • 3 = Teil-Speicherbereich
    • 4 = Teil-Speicherbereich
    • 5 = Teil-Speicherbereich
    • 6 = Ladungspunkt
    • 7 = Register
    • 8 = Zeiteinheit
    • 9 = erstes Bild
    • 10 = zweites Bild
    • 11 = drittes Bild
    • 12 = viertes Bild
    • 13 = Bildsequenz
    • 14 = Informationslücke
    • 15 = Eingabestation
    • 16 = Leitung
    • 17 = Steuereinheit
    • 18 = Leitung
    • 19 = Standardtaktgenerator
    • 20 = Leitung
    • 21 = einstellbarer Taktgenerator
    • 22 = Schalter
    • 23 = Leitung
    • 24 = Leitung
    • 25 = Leitung
    • 26 = Leitung
    • 27 = Leitung

Claims (6)

1. Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge, indem die Bilder mit Hilfe einer Optik auf dem Aufnahmebereich eines CCD-Bildaufnehmers, der nach dem Frametransferprinzip arbeitet, abgebildet und jeweils als Ladungsbilder in den Speicherbereich des CCD-Bildaufnehmers verschoben und zeilenweise mittels eines Registers ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Aufnahmebereich und Speicherbereich gebildete Fläche des CCD-Bildaufnehmers (1) in einen insoweit verkleinerten Teil-Aufnahmebereich (2) und in mindestens zwei Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) unterteilt wird, und daß das erste Bild (9) aus dem Teil-Aufnahmebereich (2) über die Folge der Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) schrittweise verschoben wird und jedes folgende Bild (10, 11, 12) mit dem jeweiligen Freiwerden des Teil-­Aufnahmebereichs (2) in diesem gebildet und mit dem Freiwerden der jeweils anschließenden Teil-Speicherbereiche (3, 4, 5) nachfolgend schrittweise ver­schoben wird, bis alle Teilbereiche (2, 3, 4, 5) des CCD- Bildaufnehmers (1) mit Ladungen besetzt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebereich des CCD- Bildaufnehmers (1) in einen insoweit verkleinerten Teil-Aufnahmeber ich (2) und in einen oder mehrere Teil-Speicherbereiche (3) unterteilt wird, und daß der Speicherbereich des CCD- Bildaufnehmers (1) in mindestens zwei Teil-Speicherbereiche (4, 5) unterteilt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Bildfolge-Frequenz und die Unterteilung des Aufnahmebereichs einerseits und des Speicherbereichs andererseits in reziprokem Verhältnis zueinander durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der Bilder (9, 10, 11, 12) einer Bildsequenz (13) durch die Summe der Anzahl des Teil-Aufnahmebereichs (2) und der Teil-­Speicherbereiche (3, 4, 5) begrenzt ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Optik und einem CCD-­Bildaufnehmer sowie einer Steuereinheit mit einem Standardtaktgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein einstellbarer Taktgenerator (21) vorgesehen ist, der wahlweise zu dem Standardtaktgenerator (19) über einen Schalter (22) an den CCD-Bildaufnehmer (1) anschließbar ist, wobei die Stellungen des Schalters (22) über die Steuereinheit (17) steuerbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit (17) eine Eingabestation (15) für die Bestimmung des Starts und der Länge der Bildsequenz (13) bzw. der einzelnen Bilder (9, 10, 11, 12) vorgeordnet ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2640836A1 (fr) * 1988-12-15 1990-06-22 Asahi Chemical Ind Appareil pour la commande d'un dispositif de prise d'images
EP0516543A1 (de) * 1991-05-30 1992-12-02 Matra Marconi Space France Laufende, optoelektronische Bildaufnahmevorrichtung
US5282041A (en) * 1988-12-15 1994-01-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for driving image pick-up device
WO1995032579A1 (de) * 1994-05-20 1995-11-30 Carl Zeiss Verfahren und anordnung zum erfassen von bewegungen eines teiles
WO2007028710A1 (de) 2005-09-08 2007-03-15 Leica Microsystems Cms Gmbh Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips
EP1983332A1 (de) * 2007-04-18 2008-10-22 Horiba Jobin Yvon S.A.S. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren und System zur Untersuchung der Oberfläche einer Probe

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5107122A (en) * 1990-10-12 1992-04-21 Hughes Aircraft Company Sparse readout method and apparatus for a pixel array
DE4120623A1 (de) * 1991-06-22 1993-01-07 Fraunhofer Ges Forschung Schmierbildkamera und verfahren zum herstellen von schmierbildern
JP2775542B2 (ja) * 1991-12-16 1998-07-16 富士写真フイルム株式会社 ディジタル電子スチル・カメラおよびその制御方法
USH1740H (en) * 1992-07-01 1998-07-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Synchronized rotating prism and CCD electrical readout color camera
GB2269505B (en) * 1992-08-07 1996-07-24 Gec Ferranti Defence Syst Integrated-circuit image processing device
DE4243116A1 (de) * 1992-12-21 1994-07-07 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bildern
US6335757B1 (en) 1997-09-02 2002-01-01 Bojko Vodanovic CCD imaging device for high speed profiling
WO2000079786A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-28 Redlake Imaging Corporation Reduced power, high speed, increased bandwidth camera
US6549647B1 (en) * 2000-01-07 2003-04-15 Cyberoptics Corporation Inspection system with vibration resistant video capture
US7157720B2 (en) * 2003-08-01 2007-01-02 Ropintassco Holdings, L.P. Multi-mode charged particle beam device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57702B2 (de) * 1971-10-15 1982-01-07
JPS5827712B2 (ja) * 1975-12-25 1983-06-10 株式会社東芝 コタイサツゾウソウチ
US4280141A (en) * 1978-09-22 1981-07-21 Mccann David H Time delay and integration detectors using charge transfer devices
US4322752A (en) * 1980-01-16 1982-03-30 Eastman Technology, Inc. Fast frame rate sensor readout
JPS5839172A (ja) * 1981-08-31 1983-03-07 Canon Inc 撮像方式
JPS5843671A (ja) * 1981-09-10 1983-03-14 Canon Inc フレ−ム・トランスフア型撮像素子
JPS5934772A (ja) * 1982-08-20 1984-02-25 Olympus Optical Co Ltd 画像信号処理装置
US4573078A (en) * 1982-11-08 1986-02-25 Rca Corporation Method for operating a CCD imager of the field transfer type
US4598321A (en) * 1983-12-19 1986-07-01 Rca Corporation CCD imagers with registers partitioned for simultaneous charge transfers in opposing directions
FR2566219B1 (fr) * 1984-06-15 1989-04-28 Sfim Procede et dispositif pour l'exploration d'une fenetre de la zone image d'un dispositif a transfert de charges du type a transfert de trames
FR2589301B1 (fr) * 1985-10-28 1988-08-19 I2S Nouveaux dispositifs d'obturation electronique
FR2594280B1 (fr) * 1986-02-07 1988-05-27 Aerospatiale Senseur opto-electronique a transfert de charges

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2640836A1 (fr) * 1988-12-15 1990-06-22 Asahi Chemical Ind Appareil pour la commande d'un dispositif de prise d'images
US5282041A (en) * 1988-12-15 1994-01-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for driving image pick-up device
US5416517A (en) * 1988-12-15 1995-05-16 Tani; Nobuhiro Apparatus for driving image pick-up device including smear prevention
EP0516543A1 (de) * 1991-05-30 1992-12-02 Matra Marconi Space France Laufende, optoelektronische Bildaufnahmevorrichtung
FR2677207A1 (fr) * 1991-05-30 1992-12-04 Matra Espace Dispositif de prise de vues opto-electronique a defilement.
WO1995032579A1 (de) * 1994-05-20 1995-11-30 Carl Zeiss Verfahren und anordnung zum erfassen von bewegungen eines teiles
WO2007028710A1 (de) 2005-09-08 2007-03-15 Leica Microsystems Cms Gmbh Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips
EP1983332A1 (de) * 2007-04-18 2008-10-22 Horiba Jobin Yvon S.A.S. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren und System zur Untersuchung der Oberfläche einer Probe
WO2008128971A3 (en) * 2007-04-18 2008-12-18 Horiba Jobin Yvon Sas A spectroscopic imaging method and system for exploring the surface of a sample
US8310669B2 (en) 2007-04-18 2012-11-13 Horiba Jobin Yvon Sas Spectroscopic imaging method and system for exploring the surface of a sample

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Publication number Publication date
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DE3628147C1 (de) 1988-01-07
EP0257379A3 (de) 1989-11-29
US4799108A (en) 1989-01-17

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